Mars - Kasei (English spelling) Mars

Japanese: 火星 - かせい（英語表記）Mars

A planet in the solar system that moves just outside the orbit of the Earth. It revolves in the fourth orbit from the Sun. It appears red, and many people have associated it with war and misfortune since ancient times. Mars, the European name for Mars, refers to the god of war. In China, it was also called "Keifaku." In Japan, after the Seinan War, it was thought to be the spirit of Saigo Takamori, and was sometimes called "Saigo Star."

[Sadao Murayama]

Orbit

Mars' average distance from the Sun is 1.5237 astronomical units (227,940,000 km), and its orbital period is 1.8809 years (687 Earth days). Its orbital eccentricity is 0.09339, making it the second largest after Mercury, and it has a fairly elliptical orbit, with a difference in distance from the Sun of over 42 million km between the perihelion and aphelion.

[Sadao Murayama]

Close Approach of Mars

Due to this large eccentricity, the distance between Mars and Earth varies greatly. The synodic period with Earth is 780 days. In other words, Earth catches up with Mars every 780 days (about 2 years and 2 months) and goes into opposition, when Earth and Mars come close to each other. However, because the eccentricity of Mars' orbit is large, the distance between the orbits of Earth and Mars varies considerably depending on the direction of the opposition. If the opposition occurs around August, in the direction of Mars' perihelion, the distance between Earth and Mars is about 56 million kilometers, which is a "great approach." On the other hand, if the opposition occurs around February, in the direction of Mars' aphelion, the distance between them is only about 100 million kilometers. Opposition occurs at roughly the same position in the orbit once every 7 to 8 close approaches every 2 years and 2 months, and great approaches occur every 15 to 17 years. The closest approaches in the 20th century were in 1909, 1924, 1939, 1956, 1971, and 1988, with the closest occurring in 1924 at 55.78 million kilometers. The first great close approach of the 21st century occurred in 2003, when the distance between Earth and Mars was 55.76 million kilometers, the closest approach in the past 3,000 years; the next closest approach will be in 2287.

[Sadao Murayama]

Size, rotation, and brightness

Mars' equatorial radius is 3,397 km, just over half that of the Earth and about twice that of the Moon. Its mass is 0.107 times that of the Earth, and its density is 3.93 times that of water. Its rotation period is just over 24 hours and 37 minutes, slightly longer than that of the Earth. Its axis of rotation is tilted at an angle of just over 25 degrees, very similar to that of the Earth, and it has four seasons. Its surface gravity is 0.37 times that of the Earth.

The brightness of Mars at the time of closest approach is maximum brightness of -2.8, making it the second brightest after Venus and surpassing Jupiter. Its apparent diameter is just over 25 arc seconds, and with a 70x telescope it appears almost the same size as the full moon seen with the naked eye.

[Sadao Murayama]

Mars surface pattern

When the surface of Mars is viewed through a telescope, a faint pattern can be seen on the reddish-orange surface. The first person to record the surface patterns of Mars was the Dutchman Huygens in 1659. Later, as telescopes developed, detailed observations were made, and the first map of the Martian surface was drawn in 1840 by the Germans Wilhelm Beer (1797-1850) and Johann Mädler (1794-1874). During the close approach of Mars in 1877, Schiaparelli, who was the director of the Milan Observatory in Italy, took detailed measurements of the Martian surface patterns using a 22-centimeter refracting telescope, and gave many of the patterns Latin names that were derived from ancient place names or myths. Some of the patterns had been named after people before Schiaparelli, but Schiaparelli's names came to be widely used after him.

[Sadao Murayama]

canal

Schiaparelli named the large dark patterns as seas, the smaller ones as lakes and bays, and also observed many other linear patterns, which he called canali (waterways). These were later called the "canals of Mars" and became the subject of controversy. In particular, American Lowell built a private observatory equipped with a 61-centimeter refracting telescope in Flagstaff, Arizona, from the end of the 19th century to the beginning of the 20th century, and was passionate about observing Mars. According to him, the canals are geometric straight lines that cover the entire surface of Mars like a net, and they undergo various mysterious changes, so they are far from being a natural phenomenon, and he argued that they were canals created by higher Martian organisms to irrigate the dry surface of Mars.

There were opposing opinions as to whether such canals actually existed, and the debate continued for a long time, but as physical observations of the temperature and atmosphere of Mars began, it was thought that the surface of Mars was not suitable for higher life to live on, and the once popular Martian theory faded away. The most detailed map of Mars, which could be said to be the culmination of the era of telescopic observations, was created in 1930 by the Frenchman Eugène Antoniadi (1870-1944). He depicted the canals as a series of spots and the boundaries of light and dark areas.

[Sadao Murayama]

polar cap

It is widely accepted that the surface pattern of Mars changes with the seasons and over the years. The most conspicuous of these are the white polar ice caps at the north and south poles, which spread widely in winter but almost disappear at the end of summer. They have long been thought to be polar clouds, but today the prevailing theory is that they are dry ice, which is frozen carbon dioxide. However, the center of the polar ice caps, which remain at least until the end of summer, is thought to be ice, as its temperature is higher than the freezing point of carbon dioxide.

In addition, the intensity and shape of the patterns often change with the seasons, generally becoming darker in summer and fading in winter. Some patterns also change shape and area over the years, and some spots suddenly appear.

[Sadao Murayama]

cloud

Clouds often appear on the surface of Mars, and white clouds can be seen shining especially at dawn and dusk. Yellow clouds sometimes appear over a wide area. These yellow clouds are dust storms, and large ones often appear especially in the summer in the Southern Hemisphere, and sometimes the dark spots on the entire surface of Mars are obscured.

[Sadao Murayama]

terrain

Mars probes have further refined knowledge about Mars that was available from the era of telescopic observations, or have provided entirely new knowledge. In 1965, the American Mariner 4, which was the first to approach Mars and observe it, surprised the academic world by discovering the presence of many craters on the Martian surface. This was followed by Mariner 6 and 7 in 1969, and Mariner 9 in 1971, which became an artificial Martian satellite and took photographs of the Martian surface over a long period of time, revealing the Martian topography.

In addition to the many craters on the surface of Mars, it has been discovered that there are also many huge volcanoes. In particular, there are a number of huge volcanoes in the area known as the Tharsis region, the largest of which is named "Olympus Mountains" and is 26,000 meters high above the surrounding plains, with a diameter of 600 kilometers at its base. There are also various valleys on the surface of Mars, the most notable of which is a large rift called "Mariner's Valley," which is 4,300 kilometers long and 200 kilometers wide at its widest point. Many of the valleys are thought to have been the result of water erosion, and many scholars believe that there was once a significant amount of running water on the dry surface of Mars today.

[Sadao Murayama]

Atmosphere and Biology

The most detailed exploration of the surface of Mars was carried out by the US's (NASA) Viking 1 and 2 probes, which made a soft landing on the Martian surface and made observations in the summer of 1976. These probes were the first to directly investigate the nature of the Martian atmosphere and soil, and the presence or absence of life. The results showed that the atmospheric pressure on Mars is 6-7 hectopascals, and that the atmosphere is 95.3% carbon dioxide, with the remaining 2.7% nitrogen, 1.6% argon, and 0.3% oxygen.

Water vapor is extremely scarce, and the equivalent of liquid water is only 2 to 30 micrometers thick. It is believed that a considerable amount of water exists underground on Mars in the form of frozen soil, and data has been found that suggests the presence of water in rocks on the Martian surface. The temperature at the Viking landing site was between -30 and -80 degrees Celsius.

There have been several attempts to explore Mars since Viking. The United States launched Mars Pathfinder in 1996, which landed on Mars the following year and conducted surface observations using a rover. In 2003, two Mars Exploration Rovers (Spirit and Opportunity) were launched, both of which landed on Mars in January 2004 and began their exploration activities.

In March of that year, NASA announced that geological surveys conducted by a rover had confirmed that liquid water had existed on the Martian surface for a certain period of time. Although there had been observational data suggesting the presence of water on Mars, this was the first time that it had been directly confirmed by geological surveys. Although no data had been obtained to date indicating the existence of life on Mars, as the presence of water is essential for life, this discovery attracted attention as it increased the possibility.

[Sadao Murayama]

satellite

Mars has two small moons. The inner one, Phobos, orbits Mars just 6,000 km above the surface, in 0.319 days (7 hours and 39 minutes). This is much shorter than Mars' rotation period, so from the Martian world it appears to rise in the west and set in the east. The outer one, Deimos, orbits Mars at a distance of just over twice that of Phobos, in 1.262 days (6 hours and 18 minutes per day). As a result, it takes 38 hours for it to rise in the east and set in the west. Both Phobos and Deimos have been studied in detail using space probe photos. The two moons are irregularly shaped and covered with many craters, but Phobos is generally found to be an ellipsoid with a major axis of 26 km and Deimos 16 km. The properties of the sunlight reflected by these two moons are similar to those of certain asteroids, and it is highly likely that they are asteroids captured by the gravitational force of Mars.

[Sadao Murayama]

"Mars" by P. Moore and C. Cross, translated by Hiroshi Saita (1975, Seibundo Shinkosha)" ▽ "Mars - The True Nature of the Red Planet" by Shotaro Miyamoto (1978, Tokai University Press)" ▽ "Mars: The Mysteries of the Red Planet Revealed" by P. Rayburn and supervised by Junpei Koike (1997, Nikkei National Geographic)" ▽ "Mars: Satellite Images of Exploration of Mars, translated by Shinya Oobi with the cooperation of NASA (2003, Asakura Shoten)" ▽ "The Wonders of Mars: Approaching the Mysteries of the Red Planet" by Nagao Komori (Heibonsha Shinsho)

Mars
Many huge volcanoes and canyons have been confirmed on the surface. Near the center of the photo, the "Mariner Valley" stretches horizontally for about 4,300 km. The white areas at the bottom are the polar caps. Photographed by the Mars Global Surveyor spacecraft © NASA / JPL / Malin Space Science Systems ">

Mars

Mars exploration by Mars Rover
The surface of Mars photographed by the lander (in the foreground of the photo). A self-propelled rover can be seen near the center of the image. The rover, named "Sojourner," is 65 cm long, 48 cm wide, 30 cm high, and weighs 10.6 kg. It is equipped with three cameras and alpha, proton, and X-ray spectrometers, and observed the rocks around the lander. ©NASA/JPL ">

Mars exploration by Mars Rover

Phobos
The first moon of Mars. It is an irregular ellipsoid with a major axis of about 27 km, and its surface is marked by craters and grooves. Photographed by the Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) © NASA / JPL-Caltech / University of Arizona ">

Phobos

Deimos
The second moon of Mars. It is an irregular ellipsoid with a major axis of about 16 km. Photographed by the Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) © NASA / JPL-Caltech / University of Arizona ">

Deimos

Source: Shogakukan Encyclopedia Nipponica About Encyclopedia Nipponica Information | Legend

Japanese:

地球の軌道のすぐ外側を運動している太陽系の惑星。太陽から見て4番目の軌道を公転している。赤く見え、古来、戦争や不幸と結び付けて考えていた民族が多い。火星のヨーロッパ名マルスは軍神をさす。中国では「熒惑(けいわく)」ともよんだ。日本では西南戦争後、西郷隆盛の霊とされ「西郷星」とよばれたこともある。

［村山定男］

軌道

火星の太陽からの平均距離は1.5237天文単位（2億2794万キロメートル）、公転周期は1.8809年（地球の日数で687日）である。軌道の離心率は0.09339で、水星に次いで大きく、かなりな楕円(だえん)軌道をもち、太陽からの距離は近日点と遠日点では4200万キロメートル余りの差がある。

［村山定男］

火星の接近

この大きな離心率のために、火星と地球の間の距離は大きく変化する。地球との会合周期は780日である。いいかえれば地球は780日（約2年2か月）ごとに火星に追いついて衝(しょう)となり、そのころ地球と火星が接近する。しかし、火星の軌道の離心率が大きいため、地球と火星の軌道の間隔は衝のおこる方向によってかなり異なる。火星の近日点の方向にあたる8月ごろに衝となれば、地球と火星の間はおよそ5600万キロメートルの「大接近」となる。反対に遠日点の方向にあたる2月ごろに衝となれば、1億キロメートル余りまでしか接近しない。軌道のほぼ同じ位置で衝となるのは、2年2か月ごとの接近を7～8回繰り返して一度であり、大接近は15～17年ごとにおこる。20世紀中の大接近は1909年、1924年、1939年、1956年、1971年、1988年であり、もっとも接近したのは1924年の5578万キロメートルであった。21世紀最初の大接近となる2003年は、地球と火星の距離が5576万キロメートルと過去3000年に例がない大接近であり、次にこれを上まわるのは2287年である。

［村山定男］

大きさ・自転・明るさ

火星の赤道半径は3397キロメートルで、地球の半分余り、月の約2倍である。質量は地球の0.107倍、密度は水の3.93倍である。自転周期は24時間37分余りで、地球よりわずかに長い。自転軸の傾きは25度余りで、地球とよく似ており、四季の変化がある。また表面重力は地球の0.37倍である。

　火星の明るさは、大接近のころの極大光度がマイナス2.8等で、木星をしのぎ金星の次に明るく、視直径は25秒余り、70倍の望遠鏡で、ほぼ肉眼で見る満月の大きさに見える。

［村山定男］

火星表面の模様

望遠鏡で火星の表面を見ると赤橙(せきとう)色の表面に薄暗い模様が見える。火星の表面模様を初めて記録したのはオランダのホイヘンスで、1659年のことであった。その後、望遠鏡の発達とともに詳しい観測が行われるようになり、最初に火星面の地図を描いたのは、1840年、ドイツのベールWilhelm Beer（1797―1850）とメドレルJohann Mädler（1794―1874）であった。1877年の火星大接近のとき、イタリアのミラノの天文台長であったスキャパレリは口径22センチメートルの屈折望遠鏡で火星面模様の詳しい測定を行い、多くの模様にラテン語で、古代の地名や神話にちなんだ名称をつけた。スキャパレリ以前にも一部の模様には人名などがつけられたことがあるが、以後はこのスキャパレリの命名が広く用いられるようになった。

［村山定男］

運河

スキャパレリは、大きな暗い模様には海、すこし小さいものには湖・湾などの名をつけたが、そのほかに多くの線状の模様を観測してカナリ（水路）とよんだ。これがのちに「火星の運河」とよばれて論議の的となったものである。とくにアメリカのローウェルは19世紀末から20世紀の初めにかけて、アリゾナ州のフラッグスタッフに61センチメートルの屈折望遠鏡を備えた私立天文台を建て、火星の観測に熱中した。彼によれば、運河は幾何学的な直線であって網のように火星の全面を覆い、しかもいろいろと不可思議な変化をするところから、とうてい自然現象とは思われず、火星の高等生物が乾いた火星面に灌漑(かんがい)を行うためにつくった運河である、と主張した。

　このような運河が実在するか否かについては賛否両論が対立し、長く論議が続いたが、火星表面の温度や大気などについての物理的な観測が始まって、火星面は高等生物が住めるような条件ではないと考えられるようになり、一世を風靡(ふうび)した火星人説も消えていった。望遠鏡観測時代の総決算ともいえるもっとも詳細な火星図は、1930年にフランスのアントニアディEugène Antoniadi（1870―1944）によってつくられた。彼は運河を斑点(はんてん)の連続や明暗の区域の境界などとして描いている。

［村山定男］

極冠

火星の表面模様に季節に伴い、あるいは永年的に変化がおこることは広く認められている。なかでも目だつのは、北極・南極に白く見える極冠で、冬季には大きく広がるが、夏の終わりにはほとんど消えてしまう。古くから極地の雲と考えられてきたが、今日では、二酸化炭素が凍ったドライアイスであるという説が有力である。しかし、少なくとも夏の終わりまで残る極冠の中心部は、二酸化炭素の凍結する温度より高温であることから、氷であると考えられている。

　このほか、模様の濃さや形が季節変化をするものも多く、一般に夏季には濃さを増し、冬季には薄れる。また長年月の間にしだいに形や面積を変える模様もあり、突然現れる斑点などもある。

［村山定男］

雲

火星表面にはしばしば雲も現れ、とくに夜明け時や夕暮れ時にあたる地方に白雲が輝いて見られることが多い。また、ときには広範囲に黄色の雲が現れる。この黄雲は砂嵐(すなあらし)で、とくに南半球の夏季に大規模なものが現れることが多く、火星全面の暗斑が見えなくなってしまうような場合もある。

［村山定男］

地形

望遠鏡観測の時代からの火星に関する知識をさらに詳しく究め、あるいはまったく新しい知識をもたらしたのが火星探査機である。1965年に初めて火星に接近して観測したアメリカのマリナー4号は、火星表面に多くのクレーターが存在することを発見して学界を驚かせた。その後、1969年にはマリナー6号、7号が観測を行い、さらに1971年のマリナー9号は火星の人工衛星となって、長期にわたり火星面の写真撮影などを行って火星面地形を明らかにした。

　火星表面には多くのクレーターのほかに、多くの巨大火山も存在することが判明した。とくにタルシス地方とよばれる地域には巨大な火山が並び立ち、その最大のものは「オリンパスの山」と命名され、高さは周囲の平原から2万6000メートル、山麓(さんろく)の直径は600キロメートルに及ぶ。また火星面には種々の谷が見られ、もっとも著しいものは「マリナーの谷」とよばれる長さ4300キロメートル、最大幅200キロメートルに及ぶ大地溝である。また谷の中には水の侵食によると思われるものも多く、今日では乾燥している火星面にもかつてはかなりの流水があったと考える学者も多い。

［村山定男］

大気・生物

火星表面の状況をもっとも詳細に探査したのは、1976年夏に火星面に軟着陸して観測を行ったアメリカ（NASA(ナサ)＝アメリカ航空宇宙局）のバイキング1号、2号で、この探査機によって初めて火星の大気や土壌の性質、生物の有無などが直接に調べられた。その結果によれば、火星の大気圧は6～7ヘクトパスカル、大気の組成は二酸化炭素が95.3％を占め、残りは窒素2.7％、アルゴン1.6％、酸素は0.3％などとなっている。

　水蒸気はきわめて乏しく、液体の水に換算すると2～30マイクロメートルの厚さにしかならない。また火星の地下には凍土状となってかなりの水が存在すると考えられているし、火星面の岩石中からも水分が存在したことを示すと考えられるデータが検出された。なお、バイキング着陸地点での気温は零下30～零下80℃であった。

　バイキング以後も何度か火星探査は試みられた。アメリカは1996年、マーズ・パスファインダーを打ち上げ、同機は翌年、火星に着陸、ローバー（探査車）による地表観測などを行った。2003年にはマーズ・エクスプロレーション・ローバー2機（「スピリット」と「オポチュニティ」）を打ち上げ、2機とも翌2004年1月に火星に着陸、探査活動を開始した。

　NASAは同年3月、ローバーによる地質調査で、火星表面に一定期間、水が液体状で存在していたことを確認したと発表した。それまでも火星での水の存在を示唆(しさ)する観測データはあったが、地質調査で直接確認されたのはこれが初めてであった。火星に生命体が存在することを示すデータはこれまでのところ得られていないが、水の存在は生命に不可欠なため、この発見はその可能性を高めるものとしても注目された。

［村山定男］

衛星

火星は二つの小さな衛星をもち、内側のフォボスは火星の表面からわずか6000キロメートルのところを0.319日（7時間39分）で公転している。これは火星の自転周期よりはるかに短いので、火星世界から見ると、西から出て東に没するように見える。外側のデイモスはフォボスの2倍余りの距離のところを1.262日（1日6時間18分）の周期で公転している。そのため東から昇るが西に没するまでに38時間を要する。フォボス、デイモスともに探査機の写真によって詳しく調べられた。二つの衛星は多くのクレーターに覆われた不規則な形をしているが、だいたいにおいてフォボスは長径が26キロメートル、デイモスは16キロメートルの回転楕円(だえん)体であることが判明した。この二つの小衛星は、太陽光の反射光の性質などがある種の小惑星に似ており、火星の引力にとらえられた小惑星である可能性が大きい。

［村山定男］

『P・ムーア、C・クロス著、斉田博訳『火星』（1975・誠文堂新光社）』▽『宮本正太郎著『火星――赤い惑星の正体』（1978・東海大学出版会）』▽『P・レイバーン著、小池惇平監修『火星　解き明かされる赤い惑星の謎』（1997・日経ナショナルジオグラフィック社）』▽『NASA協力、小尾信弥訳『火星　探査衛星写真』（2003・朝倉書店）』▽『小森長生著『火星の驚異　赤い惑星の謎にせまる』（平凡社新書）』

火星
表面には、多くの巨大火山や峡谷が確認されている。写真中央付近に長さ約4300kmの「マリナーの谷」が横に延びる。下部の白い部分は極冠。火星探査機「マーズ・グローバル・サーベイヤー」により撮影©NASA／JPL／Malin Space Science Systems">

火星

マーズ・ローバー（探査車）による火星探査
着陸機（写真手前）により撮影された火星の表面。画面中央付近に、自走するローバーが見える。「ソジャーナ」と名付けられたローバーは、長さ65cm、幅48cm、高さ30cm、重量10.6kg。3機のカメラとアルファ線・陽子線・X線分光計が搭載され、着陸機周辺の岩石を観測した©NASA／JPL">

マーズ・ローバー（探査車）による火星探…

フォボス

デイモス

出典　小学館　日本大百科全書(ニッポニカ)日本大百科全書(ニッポニカ)について　情報 | 凡例

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